: 06.03.2025
Приверженность панды к бамбуковой диете – «дело рук» самого бамбука
Большая панда полностью оправдывает свое второе название – бамбуковый медведь: она питается почти исключительно бамбуком. Изучение биологических адаптаций к такому рациону ранее было связано преимущественно с генетическими мутациями у панд и изменениями окружающей среды. Сейчас же ученые установили, что за всеми этими адаптациями может стоять… сам бамбук, точнее, его микроРНК
Большие панды (Ailuropoda melanoleuca) относятся к отряду хищных, и их пищеварительная система типична для плотоядных животных. При этом панды известны своими «вегетарианскими» привычками и, как и другие травоядные, обладают целым рядом адаптивных черт, которые позволяют им прекрасно существовать на бамбуковом рационе.
Примером таких адаптаций может служить мнимый «большой палец» у основания передней конечности панды, помогающий захватывать стебли бамбука, и плоские зубы, которыми удобно измельчать этот гигантский многолетний злак. Так как бамбук имеет низкую питательную ценность, панды много едят и мало двигаются. Уменьшению энергозатрат способствует и мутация в гене DUOX2, связанная с пониженным уровнем гормонов щитовидной железы. А уникальный кишечный микробом этих животных состоит в основном из бактерий Firmicutes, способствующих перевариванию пищевых волокон (клетчатки), которыми богат бамбук.
В поисках факторов регуляции активности генов больших панд, способствующих жизни на бамбуковом рационе, китайские ученые изучили влияние на эти адаптации самой пищи.
Как мы знаем, информация о структуре белка, закодированная в главной «наследственной» молекуле – ДНК, «списывается» на молекулу РНК. Но помимо такой матричной РНК существуют и регуляторные короткие РНК (микроРНК), способные управлять активностью генов и, соответственно, оказывать влияние на все основные биологические процессы. Также известно, что микроРНК съеденных растений могут обнаруживаться в крови животных и выполнять там регуляторные функции.
Так, установлено, что у млекопитающих микроРНК растительного происхождения участвуют в противовирусных и противоопухолевых реакциях организма, в ингибировании «клеточного самоубийства» (апоптоза), в работе иммунитета и кишечника. При этом растительные микроРНК устойчивы к деградации, к тому же в организме животных они могут путешествовать в маленьких мембранных пузырьках (микровезикулах или экзосомах), что защищает их от разрушения.
Исследователи выделили экзосомы из образцов крови семи панд (трех взрослых самок и одной молодой, а также трех взрослых самцов), где и обнаружили методом секвенирования 57 микроРНК растительного происхождения. Все они соответствовали микроРНК образцов бамбука, который ели панды в период исследования.
Используя методы ассоциации набора генов с изменением фенотипа, ученые выяснили, что микроРНК бамбука регулируют у панд многие физиологические процессы, и это влияние долгосрочное и стойкое. Поступают они в организм детеныша панды уже с материнским молоком, влияя на его рост и развитие. По мере взросления животного и включения бамбука в рацион эти микроРНК продолжают модулировать активность генов, способствуя адаптации к такой пище.
МикроРНК бамбука влияют на пищеварение, работу иммунной и эндокринной систем. К примеру, благодаря изменениям в передаче вкусовых и обонятельных сигналов панды могут выбирать самые свежие и питательные кусочки бамбука. Бамбуковые микроРНК замедляют метаболизм нейромедиатора дофамина во время трапезы, что стимулирует систему мотивации и вознаграждения. Они так «настраивают» обмен веществ у панды, что она не только выживает, но и имеет вполне крепкое телосложение на этом бедном питательными веществами рационе.
Интересно, что у панд разного возраста и пола состав бамбуковой микроРНК различается. Похоже, они регулируют и репродуктивные процессы, специфически воздействуя на образование половых клеток и модулируя работу половых гормонов. Известно, что панды часто сталкиваются с проблемами с размножением, но пока неизвестно, провоцируют ли их микроРНК бамбука или, напротив, смягчают.
В целом можно заключить, что приверженность панд бамбуковой диете – заслуга самого бамбука. А тот факт, что микроРНК растений могут настолько сильно влиять на работу генов животных, может оказаться важным для медицины.
Фото: https://commons.wikimedia.org
Публикации по теме:
Почему панды толстеют на диете из бамбука
: 06.03.2025 
